ما در حال ورود به دنیایی هستیم که WiFi و بلوتوث ممکن است دیگر بهترین فناوری ارتباطی برای برنامه های Internet of Things (IoT) نباشند. IoT هر ساله وسیع تر می شود. کارشناسان پیش بینی می کنند تا سال 2025 نزدیک به 75 میلیارد دستگاه متصل وجود داشته باشد.
برای پشتیبانی از این تقاضای باورنکردنی برای پهنای باند، بازیکنان جدید وارد عرصه IoT شده اند. برای بسیاری از صنایع، از جمله زنجیره تأمین، کشاورزی، مراقبت های بهداشتی، انرژی و برنامه ریزی شهری، شبکه WAN با توان پایین (LPWANs) مناسب می باشد.
شبکه های WAN توان پایین (LPWANs) چیست؟
شبکه های WAN با توان پایین، به شبکه های Low-Power یا LPWAN معروف هستند. در مقایسه با WiFi و بلوتوث، یک LPWAN به دلیل توانایی آن در انتقال بسته های داده های کوچک از مسافت های باورنکردنی در فرکانس رادیویی بدون نیاز به مجوز (به غیر از کشورهای مستثنا) شناخته شده است. در حالی که برای مواردی مانند تماس های ویدیویی و انجام بازی های ویدیویی ایده آل نیست، LPWAN ها برای برنامه های بزرگتر از جمله سنسورهای Low-Power که مقادیر کمی از داده را در مسافت های طولانی ارسال می کنند مناسب است. به عنوان مثال می توان به دستگاه های آبیاری اتوماتیک در بخش کشاورزی، نورپردازی هوشمند در ساختمان های صنعتی و فناوری های اندازه گیری کنتورهای برق هوشمند اشاره کرد.
دو دلیل توجه بازار به LoRaWAN وجود دارد: اول، این که در حال حاضر قویترین فناوری موجود برای برنامه های LPWAN است. دوم، با بیش از 100 اپراتور در بیش از 100 کشور جهان به طور گسترده ای در دسترس است.
LoRa
یکی از محبوب ترین فناوری های ارتباطی در اینترنت اشیا، LoRa (Long Range) است که با پروتکل شبکه LoRaWAN اجرا می شود.
LoRa یک تکنیک مدولاسیون فرکانس رادیویی است. کمپانی Semtech، ارائه دهنده اصلی تجهیزات و خدمات LoRa، می گوید این تکنیک مبتنی بر فناوری chirp spread spectrum (CSS) است. آنچه می دانیم این است که این تکنیک، فاصله ارتباطی چشمگیر را امکان پذیر می کند(رکورد جهانی، 700 کیلومتر است). طبق گفته Semtech، یک ایستگاه پایه LoRa می تواند در مناطق روستایی با سنسورهایی با فاصله بیش از 24 تا 48 کیلومتر ارتباط برقرار کند.
LoRa اختصاصی است. شرکت هایی که به دنبال استفاده از این فناوری هستند باید تراشه هایی با قابلیت LoRa خریداری کنند که دستگاه ها را قادر به اتصال به شبکه LoRaWAN کند. این امر می تواند مانع ورود به بازار از دید تولید در مقیاس بزرگ باشد. اگر به تراشه LoRa نیاز دارید، باید از طریق Semtech یا یکی از شرکا مجاز آن یا با مجوز اقدام کنید. معاهده LoRa در حال حاضر بیش از 500 شرکت عضو دارد.
LoRaWAN با LoRA یکی نیست
درک این نکته مهم است که LoRaWAN و LoRa مترادف نیستند. LoRaWAN پروتکل لایه کنترل دسترسی به رسانه (MAC) در لایه فیزیکی است که پروتکل ارتباطات و معماری سیستم برای یک دستگاه را تعریف می کند. خلاصه، شبکه ای است که تمام دستگاه های LoRa بر روی آن کار می کنند.
مشخصات لایه-پیوند LoRaWAN در همه مناطق یکسان است. هر منطقه ممکن است با خصوصیات لایه فیزیکی دستگاه تفاوت داشته باشد. مصرف کنندگان می توانند هر دستگاه معتبر LoRaWAN را بگیرند و مطمئن شوند که کارهای لازم مانند فیلتر کردن پیام های زائد و حفظ مصرف پایین انرژی را انجام خواهد داد. البته LoRaWAN با فناوری LoRa کار می کند، بسیاری از دستگاه های LoRaWAN در حال حاضر در بازار وجود دارند و آماده کار با cloud هستند.
LoRA و 5G
بدون شک دامنه ارتباطی حاصل از فناوری LoRa چشمگیر است. امکان ارسال بسته های کوچک اطلاعاتی بیش از 640 کیلومتر با استفاده از یک gateway، با هیچ فناوری دیگری قابل رقابت نیست. گفته می شود، که به دلیل محدودیت تکنولوژی یا هزینه راه اندازی تراشه، برای همه فناوری ها مناسب نیست. برای اتصال برد کوتاه، فناوری هایی مانند بلوتوث، ZigBee و WiFi ممکن است بهترین گزینه باشند.
سرعت گسترش 5G نیز در نظر گرفته شده است. بسیاری از مهندسان تعجب می کنند که 5G چگونه در اکوسیستم ارتباطات IoT بازی خواهد کرد. مور از متحدین LoRa میگوید:
5G برای پهنای باند بالا، برنامه های با تاخیر کم مانند خدمات اورژانسی، اتومبیل های متصل و سرگرمی مورد نیاز خواهد بود. با این حال، برای اتصال بی سیم با دوام باتری طولانی، بایت های داده کوچک، مسافت طولانی و نفوذ عمیق از بتن و فولاد، فقط LoRaWAN می تواند این برنامه ها را در خود جای دهد، که حدود 75٪ موارد استفاده IoT را شامل می شود.
مور همچنین اضافه کرد که LoRaWAN با برخی از چالش های 5G روبرو نیست، وی گفت:
LoRaWAN به طور فعال در طیف وسیعی از برنامه های هوشمند گسترش یافته است، و هیچ دلیل قانع کننده ای برای مهاجرت این برنامه ها به 5G در صورت دسترسی گسترده در آینده وجود نخواهد داشت.علاوه بر این، در مناطقی که تراکم بالا مانند شهرهای هوشمند یک چالش است، یا در جایی که شبکه سلولی مانند آن در مزارع موجود نباشد، LoRaWAN بسیار مطلوب است زیرا می تواند آن شرایط را به طور نامحدود انطباق دهد. سرانجام، LoRaWAN گزینه های توسعه متنوعی از جمله شبکه های عمومی یا خصوصی را ارائه می دهد، انعطاف پذیری را ارائه می دهد که انتظار نمی رود با 5G در دسترس باشد